KR20070088749A

KR20070088749A - 승차원 보호장치

Info

Publication number: KR20070088749A
Application number: KR1020077014772A
Authority: KR
Inventors: 모토미 이요다
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2007-08-29
Also published as: ES2341288T3; JP2007131026A; WO2007055108A1; US20080004775A1; DE602006012868D1; EP1946978B1; EP1946978A1; CN101098801A; US7853381B2; JP4306673B2; KR100813593B1; CN100545007C; EP1946978A4

Abstract

본 발명은 차량에 대하여 차량 후방으로부터 물체가 충돌하는 충돌 전단계에, 차량에 대하여 차량 전방으로 이동 가능한 헤드 레스트(5)를, 차량 전방으로 이동시킴으로써 승차원 보호를 도모하는 승차원 보호장치에 관한 것이다.

본 발명에 관한 승차원 보호장치에서는 헤드 레스트에 정전용량 센서(14)가 설치되고, 상기 헤드 레스트의 전방 이동시에 있어서 정전용량 센서에 의하여 검출되는 정전용량의 변화형태에 의거하여 상기 헤드 레스트의 전방 이동량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

승차원 보호장치{OCCUPANT PROTECTION DEVICE}

본 발명은 차량에 대하여 차량 후방으로부터 물체가 충돌하는 충돌 전단계에 차량에 대하여 차량 전방으로 이동 가능한 헤드 레스트를 차량 전방으로 이동시킴으로써 승차원 보호를 도모하는 승차원 보호장치에 관한 것이다.

종래부터 이 종류의 승차원 보호장치는 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1참조). 이 특허문헌 1에 기재된 승차원 보호장치에서는 헤드 레스트의 전방 이동량은 충돌시의 승차원의 머리부 후방의 쓰러짐량에 대응하도록 추돌차량의 피추돌 차량에 대한 상대속도의 크기나, 시트백의 변형량에 따라 결정되고 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2004-9891호 공보

그러나 종래기술에서는 헤드 레스트의 전방 이동량을 결정할 때에 헤드 레스트에 대한 승차원 머리부의 거리가 고려되어 있지 않기 때문에 헤드 레스트에 대한 승차원 머리부의 거리의 여하에 따라서는 헤드 레스트의 전방 이동량이 부적절하게 될 수 있어 적절하게 승차원의 보호를 도모할 수 없다는 불충분한 측면이 있다.

따라서 본 발명은 헤드 레스트의 전방 이동량을 적절하게 결정할 수 있는 승차원 보호장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제 1 발명은, 차량에 대하여 차량 후방으로부터 물체가 충돌하는 충돌 전단계에, 차량에 대하여 차량 전방으로 이동 가능한 헤드 레스트를, 차량 전방으로 이동시킴으로써 승차원 보호를 도모하는 승차원 보호장치에 있어서,

헤드 레스트에 정전용량 센서가 설치되고, 상기 헤드 레스트의 전방 이동시에 있어서 정전용량 센서에 의하여 검출되는 정전용량의 변화형태에 의거하여 상기 헤드 레스트의 전방 이동량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명은, 제 1 발명에 관한 승차원 보호장치에 있어서,

상기 헤드 레스트의 전방 이동시에 있어서의 정전용량의 변화구배와, 상기 헤드 레스트의 전방 이동속도에 의거하여 상기 헤드 레스트의 전방 이동량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명은, 상기 정전용량의 변화구배가 소정 문턱값을 상회한 경우에 상기 헤드 레스트의 전방 이동을 정지시키는 이동 정지수단을 가지는 제 1 발명에 관한 승차원 보호장치에 있어서,

상기 정전용량의 변화구배 또는 상기 소정 문턱값을, 상기 헤드 레스트의 전방 이동속도에 따라 보정하는 것을 특징으로 한다.

제 4 발명은, 제 2 또는 3의 발명에 관한 승차원 보호장치에 있어서,

상기 헤드 레스트의 전방 이동속도 대신에, 상기 헤드 레스트의 전방 이동의 구동원에 대한 인가 전압 또는 인가 전류가 이용되는 것을 특징으로 한다.

제 5 발명은, 제 3 발명에 관한 승차원 보호장치에 있어서,

정전용량 센서로 검출되는 정전용량의 크기가 소정 문턱값을 상회한 경우에, 상기 헤드 레스트의 전방 이동을 정지시키는 제 2 이동 정지수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

제 6 발명은, 제 1 발명에 관한 승차원 보호장치에 있어서,

상기 헤드 레스트의 전방 이동의 구동원에 대한 인가 전압 또는 인가 전류가 일정값이 되도록 제어하는 전압제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 헤드 레스트의 전방 이동량을 적절하게 결정할 수 있는 승차원 보호장치가 얻어진다.

도 1은 본 발명에 의한 승차원 보호장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도,

도 2는 헤드 레스트(5)의 통상 상태와 전방 이동후의 상태를 나타내는 도,

도 3은 헤드 레스트(5)의 구동기구를 나타내는 사시도,

도 4는 실시예 1에 관한 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동 정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도,

도 5a는 작동전압(14V, 16V)으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 용량 카운트 변화 구배(B)의 변화형태를 시간축에 나타내는 도,

도 5b는 작동전압(14V, 16V)으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 머리부 - 전극거리(L)의 실측값을 시간축으로 나타내는 도,

도 6은 본 실시예 2에 의한 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동 정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도,

도 7은 본 실시예 3에 의한 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동 정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도,

도 8a는 더욱 광범위한 작동전압으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 용량 카운트 변화 구배(B)의 변화형태를 시간축으로 나타내는 도,

도 8b는 도 8a와 동일한 각 작동전압으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 머리부 - 전극거리(L)의 실측값을 시간축으로 나타내는 도,

도 9는 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)과 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도의 관계를 나타내는 그래프,

도 10a는 용량 카운트 변화 구배(B)와 머리부 - 전극거리(L)의 관계를 나타내는 도,

도 10b는 표준화 변화 구배(B/Vm)와 머리부 - 전극거리(L)의 관계를 나타내는 도,

도 11a는 각 작동전압으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의, 표준화 변화구배(B)의 변화형태를 시간축으로 나타내는 도,

도 11b는 도 11a와 동일한 각 작동전압으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 머리부 - 전극거리(L)의 실측값을 시간축으로 나타내는 도,

도 12는 본 실시예 4에 의한 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동 정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 헤드 레스트 10 : 헤드 레스트 제어 ECU

14 : 정전용량 센서 40 : PCS·ECU

42 : 후방 레이더 센서 54 : DC 모터

56 : 작동전압 제어부

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 설명을 행한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명에 의한 승차원 보호장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도이고, 차량을 옆쪽에서 본 도면 중에 각 주요 구성요소가 나타나 있다. 도 2는 헤드 레스트(5)의 통상상태와, 전방 이동후의 상태를 나타내고, 도 3은 헤드 레스트(5)의 구동기구를 나타내는 사시도이다.

본 실시형태의 승차원 보호장치는, 헤드 레스트(5)의 작동을 제어하는 전자제어 유닛(10)(이하,「헤드 레스트 제어 ECU(1O)」라 한다)을 중심으로 구성된다. 헤드 레스트 제어 ECU(1O)는, 다른 ECU와 마찬가지로 도시 생략한 버스를 거쳐 서로 접속된 CPU, ROM, 및 RAM 등으로 이루어지는 마이크로컴퓨터로 구성되어 있다.

헤드 레스트(5)는, 통상의 헤드 레스트와 마찬가지로 시트 상부에 승차원의 뒷머리부의 높이로 설정되고, 승차원 머리부를 배후로부터 지지하는 역활을 한다. 헤드 레스트(5)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 차량에 대하여 차량 전후방으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 즉, 헤드 레스트(5)는, 가역식의 엑츄에이터[예를 들면 정역회전 가능한 DC 모터(54)]를 구동원으로 하여 차량에 대하여 차량전후방으로 이동 가능하게 된다. 또한 도 2에 나타내는 예에서는 헤드 레스트(5)는 비스듬하게 전후방향으로 이동하도록 구성되어 있으나, 전후방향만 이동하는 것이어도 좋다.

도 3에 나타내는 예에서는 헤드 레스트(5)의 구동기구(50)는 좌우 쌍의 X 아암(52)과, DC 모터(54)를 구비하고, X 아암(52)은, DC 모터(54)의 작동에 의하여 개폐하도록 DC 모터(54)의 출력축에 기어(도시 생략)를 거쳐 접속되어 있다. 이것에 의하여 DC 모터(54)의 정역회전에 따라 X 아암(52)이 개폐되고, 헤드 레스트(5)가 차량에 대하여 차량 전후방향으로 이동되게 된다. 또한 헤드 레스트(5)의 전방 이동량은, DC 모터(54)의 작동량에 따라 가변이며, 또 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도는, DC 모터(54)의 작동속도(즉 회전속도)에 따라 변화된다.

도 1을 재참조하면, 헤드 레스트 제어 ECU(10)에는 정전용량 센서(14)가 접속되어 있다. 정전용량 센서(14)는, 헤드 레스트(5)의 소정영역에 설정되고, 그 소정영역에 대향하는 물체(전형적으로는 승차원의 머리부) 사이의 정전용량의 크기에 따른 전기신호를 출력한다. 정전용량 센서(14)는, 헤드 레스트(5)의 실효영역(승차원의 뒷머리부 서포트시에 뒷머리부에 접촉하는 것이 예정되어 있는 영역)을 커버하도록 설정되어도 좋다.

헤드 레스트 제어 ECU(1O)에는 CAN(controller area network) 등의 적절한 버스를 거쳐, 차량에 대한 후방으로부터의 물체(전형적으로는 후방차량)의 충돌 불가피상태를 판정하는 PCS(Pre-Crash System)·ECU(40)가 접속된다.

PCS·ECU(40)에는 후방 레이더 센서(42)가 접속된다. 후방 레이더 센서(42)는 전파(예를 들면 밀리파), 광파(예를 들면 레이저) 또는 초음파를 검출파로서 이용하여 차량 후방에서의 후방 물체(전형적으로는 후속 차량)의 상태를 검출한다. 후방 레이더 센서(42)는, 후방 물체와 자기 차량과의 관계를 나타내는 정보, 예를 들면 자기 차량을 기준으로 한 후방 물체의 상대속도나 상대거리를 소정의 주기로 검출한다. 또한 후방 레이더 센서(42)가 밀리파, 레이더 센서인 경우, 밀리파 레이더 센서는 예를 들면 2주파 CW(Continuous Wave)방식에 의하여 전파의 도플러 주파수를 이용하여 후방 물체의 상대속도를 계측하고, 2개의 주파수의 위상정보로부터 후방 물체의 상대거리를 계측하여도 좋다. 또 후방 레이더 센서(42)는, 방사빔을 1차원적 또는 2차원적으로 주사하여 후방 물체의 방위를 검출하여도 좋다. 이들 검출 데이터는 PCS·ECU(40)에 소정의 주기로 송신된다.

PCS·ECU(40)는, 후방 레이더 센서(42)로부터 얻어지는 정보를 이용하여 후방 물체에 대한 자기 차량의 상대관계(상대속도, 거리, 방위 등)를 검출하고, 이 검출결과에 의거하여 후방 물체와의 충돌이 불가피한지의 여부를 판정한다. 또한 이 종류의 판정방법은, 전방 충돌의 분야에서 각종 제안되어 있고, 이들 판정 로직을 동일하게 적용하는 것이어도 좋다. 또 불가피 판정은, 반드시 ON/OFF 판정일 필요는 없고, 다단계적으로 평가되어도 좋다. 또 후방 레이더 센서(42) 대신에 또는 그것에 더하여 차차간 통신을 거쳐, 다른 차로부터 상기 다른 차와 자기 차와의 관계에 관한 정보를 취득하여도 좋고, 차량 후방을 촬상하는 스테레오 카메라로부터의 화상인식정보에 의거하여 후방 물체에 대한 자기 차의 상대속도, 거리, 방위 등을 검출하고, 이 검출결과에 의거하여 후방 물체와의 충돌이 불가피한지의 여부를 판정하여도 좋다.

PCS·ECU(40)에 의하여 충돌 불가피의 판정이 이루어진 경우, 이 판정결과는 상기 버스를 거쳐 헤드 레스트 제어 ECU(1O)에 공급된다. 헤드 레스트 제어 ECU(101)는 그것에 응답하여 헤드 레스트(5)를 전방 이동시킨다. 이에 의하여 그후의 충돌시에 있어서 승차원의 머리부의 급격한 후방 이동이 억제되어 이른바 편타증의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

그런데 상기와 같이 헤드 레스트(5)를 전방 이동시킬 때에는 헤드 레스트(5)를 적절한 위치에서 정지시키는 것이 유용하다. 이 적절한 위치로서는 예를 들면 헤드 레스트(5)가 승차원 머리부에 접촉하기 직전위치를 생각할 수 있다. 이것은 승차원 머리부에 대한 이른바 멈춤 직전위치에서는 그 후의 추돌에 의한 충격에 의하여 승차원 머리부의 이동량을 최소한으로 억제할 수 있고, 과대한 헤드 레스트(5)의 전방 이동에 의하여 승차원 머리부에 대하여 줄 수 있는 바람직하지 않은 작용을 방지할 수 있기 때문이다.

이점, 본 실시예에서는 상기와 같이 정전용량 센서(14)를 구비하고 있기 때문에, 정전용량 센서(14)의 정전용량의 크기(절대용량)가, 헤드 레스트(5)가 승차원 머리부에 접촉하기 직전 위치에 대응하는 소정의 목표값이 되도록, DC 모터(54)를 구동 제어하여 헤드 레스트(5)를 전방 이동시키는 구성도 생각할 수 있다.

그러나 정전용량 센서(14)가 출력하는 정전용량의 크기는, 온도나 습도의 영향을 크게 받기 때문에, 소정의 목표값을 적절하게 설정하는 것이 곤란 또는 불능하다는 과제가 있다.

이것에 대하여 본 실시예에서는 도 4 이후를 참조하여 이하에서 설명하는 바와 같이 정전용량 센서(14)가 출력하는 정전용량의 크기 대신에, 정전용량 센서(14)의 출력값의 변화형태를 이용함으로써 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 원하는 적절한 위치에서 정지시키는 것을 가능하게 한다.

도 4는 본 실시예의 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동 정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도이다.

상기한 바와 같이 충돌 불가피의 판정이 이루어지고, DC 모터(54)의 작동[DC 모터(54)에 대한 작동전압의 공급]이 개시되면 그것에 따라 헤드 레스트의 전방 이동이 개시된다. 이때 정전용량 센서(14)의 출력값은, 도 4에 나타내는 바와 같이 센서 IC에 의하여 용량 카운트값(N)으로 변환되어 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 입력된다. 용량 카운트값(N)이란, 소정의 기준 용량(C_S)에 대한 정전용량 센서(14)의 출력값(C_O)의 비이다. 즉 N = C_O/C_S 이다. 용량 카운트값(N)은 헤드 레스트의 전방 이동이 개시되면 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 소정주기마다 입력된다.

헤드 레스트 제어 ECU(10)에 입력된 용량 카운트값(N)은, 저대역통과필터및 고대역(미분) 필터에 통과시켜 정전용량의 변화구배(B)(B = dN/dt)가 산출된다. 즉, 소정주기마다 입력되는 용량 카운트값(N)에 의거하여 용량 카운트값(N)의 시간 에 대한 변화량이 산출된다. 이하, 이와 같이 하여 도출되는 정전용량의 변화구배(B)를 「용량 카운트 변화 구배(B)」라 한다.

용량 카운트 변화 구배(B)는, 소정의 문턱값(A_S)과 비교된다. 소정의 문턱값(A_S)의 설정상태에 대해서는 뒤에서 설명한다. 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정의 문턱값(A_S)을 상회하면, 구동회로 제어 로직부를 거쳐, DC 모터(54)에 대하여 작동정지 지시가 출력된다. 이에 의하여 DC 모터(54)에 대한 작동전압의 공급이 정지되고, 헤드 레스트의 전방 이동이 정지된다.

이와 같이 도 4에 나타내는 예에서는 헤드 레스트의 전방 이동시에 있어서의 용량 카운트 변화 구배(B)가, 소정의 문턱값(A_S)을 넘으면, DC 모터(54)에 대하여 작동정지 지시가 출력되고, 헤드 레스트의 전방 이동이 정지된다.

도 5a는 어느 작동전압으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 용량 카운트 변화 구배(B)의 변화형태를 시간축으로 나타내고, 도 5b는 그때의 승차원의 머리부와, 정전용량 센서(14)(전극)와의 사이의 거리(L)(이하, 「머리부 - 전극거리(L)」라 한다)의 실측값의 변화형태를 시간축으로 나타낸다. 각 도면에 있어서, 4개의 곡선은, 작동전압을 16 V로 한 경우, 작동전압을 14 V로 한 경우를, 각각 2회 씩 계측하였을 때의 변화형태를 나타낸다. 또한, 각 도면에 있어서, 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_S)을 넘은 위치(헤드 레스트의 전방이동 정지시점)를 ●표로 나타내고 있다.

도 5a로부터 용량 카운트 변화 구배(B)는 전체로서 시간과 함께 증가하여고, 도 5b에서 머리부 - 전극거리(L)는 시간과 함께 감소하여 가는 것을 알 수 있다. 또 도 5a 및 도 5b에서 작동전압 16 V의 2개의 곡선이 대략 동일한 변화형태를 나타내고 있는 것에서도 알 수 있는 바와 같이 작동전압이 동일한 16 V의 경우에는 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_S)을 넘었을 때의 머리부 - 전극거리(L)는 대략 일치하고, 또 마찬가지로 작동전압 14 V의 2개의 곡선이 대략 동일한 변화형태를 나타내고 있는 것에서도 알 수 있는 바와 같이 작동전압이 동일한 14 V의 경우에는 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_S)을 넘었을 때의 머리부 - 전극거리(L)는 대략 일치하는 것을 알 수 있다. 이것으로부터 DC 모터(54)의 작동전압을 대략 일정하게 유지할 수 있는 경우에는, 용량 카운트 변화 구배(B)에 대하여 적절한 문턱값(A_S)을 설정함으로써 작동마다 불균일이 없는 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 소망위치[예를 들면 헤드 레스트(5)가 승차원 머리부에 접촉하기 직전위치]에 정지시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또 작동전압의 차가 그다지 크지 않은 경우(본예와 같이 14 V와 16 V의 2 V 정도의 차의 경우), 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_S)을 넘었을 때의 머리부 - 전극거리(L)는 어느 정도의 불균일 내(2∼3 mm)에 들어가 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터 가령 DC 모터(54)의 작동전압을 대략 일정하게 유지할 수 없는 경우에도 작동전압의 변동량이 그다지 크지 않은 경우에는 작동마다 불균일이 적은 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 소망위치에 정지시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

여기서 특히 주의해야 할 것은, 이 용량 카운트 변화 구배(B)는, 정전용량의 크기와 달리 온도나 습도의 영향을 크게 받는 일은 없다. 즉, 정전용량의 크기가 온도나 습도의 변화에 따라 크게 변화되어도 용량 카운트 변화 구배(B) 자체에 큰 변화는 생기지 않는다. 따라서 본 실시예에 의하면 정전용량 센서(14)의 출력하는 정전용량의 변화구배(B)[용량 카운트 변화 구배(B)]에 의거하여 헤드 레스트(5)의 전방 이동량을 제어함으로써 온도나 습도의 영향을 받지 않는 로버스트한 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 원하는 적절한 위치에서 정지시키는 것이 가능하게 된다.

(실시예 2)

다음에 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예 2에 관한 승차원 보호장치에 대하여 설명한다. 도 6은 본 실시예 2에 의한 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동 정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도이다. 이하에서는 실시예 2에 특유의 구성에 대해서만 설명하고, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1과 동일하게 한다.

본 실시예에서는 도 6에 나타내는 바와 같이 DC 모터(54)의 작동전압(또는 작동전류)을 대략 일정값으로 제어하는 작동전압 제어부(56)가 설정된다. 이것은 실제의 차량에서는 DC 모터(54)의 작동전압을 공급하는 전원(배터리)은, 다른 각종 부하(스타터, 오디오장치, 공기조절장치, 헤드램프, 포그램프, 코너링 시그널램프 등)에 대해서도 전력공급을 행하는 것으로, 다른 부하의 동작상태에 따라 전압이 동적으로 변동하거나, 배터리 자신의 용량 저하(열화) 등에 의하여 전압이 경시적 으로 변동하거나 하기 때문이다.

작동전압 제어부(56)는 예를 들면 배터리로부터의 전압을 소정의 일정전압으로 제어하여 DC 모터(54)에 공급한다. 예를 들면 배터리로부터 DC 모터(54)에의 전원공급로에 DC-DC 컨버터(승압회로)를 설정하고, 작동전압 제어부(56)는 배터리로부터 DC 모터(54)에 공급되는 전압이 일정해지도록 DC-DC 컨버터의 입력 전압에 따라 출력 듀티(듀티비)를 제어한다. 이에 의하여 상기한 바와 같이 DC 모터(54)의 작동전압의 변동에 의하여 생길 수 있는 승차원 머리부에 대한 헤드 레스트(5)의 정지위치의 불균일(도 5b 참조)을 저감할 수 있다.

(실시예 3)

다음에 도 7 이후를 참조하여 본 발명의 실시예 3에 관한 승차원 보호장치에 대하여 설명한다. 도 7은 본 실시예 3에 의한 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동 정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도이다. 이하에서는 실시예 3에 특유의 구성에 대해서만 설명하고, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1과 동일하게 한다.

도 7에 나타내는 실시예에서는 소정의 문턱값(A_SO)이 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)에 따라 보정되고[본예의 경우는 승산기에 의하여 문턱값(A_SO)에 작동전압 (Vm)이 승산되고], 상기 보정된 문턱값(A_SO')(= A_SO × Vm)과 용량 카운트 변화 구배(B)가 비교된다. 이 보정이유에 대해서는 뒤에서 설명한다. 용량 카운트 변화 구배(B)가 보정된 문턱값(A_SO')을 상회하면, 구동회로 제어 로직부를 거쳐, DC 모 터(54)에 대하여 작동정지 지시가 출력된다. 이에 의하여 DC 모터(54)에 대한 작동전압의 공급이 정지되고, 헤드 레스트의 전방 이동이 정지된다.

이와 같이 도 7에 나타내는 예에서는 헤드 레스트의 전방 이동시에 있어서의 용량 카운트 변화 구배(B)가, DC 모터(54)의 작동전압(Vm)에 따라 보정된 문턱값(A_SO')을 넘으면, DC 모터(54)에 대하여 작동정지 지시가 출력되고, 헤드 레스트의 전방 이동이 정지된다.

도 8a는 어느 작동전압으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 용량 카운트 변화 구배(B)의 변화형태를 시간축으로 나타내고, 도 8b는 그 때의 머리부 - 전극거리(L)의 실측값의 변화형태를 시간축으로 나타낸다. 각 도면에 있어서 12개의 곡선은 각각 다른 작동전압(16 V, 14 V, 12 V, 10 V, 9 V, 8 V, 각 2회)을 DC 모터(54)에 공급하였을 때에 계측한 데이터를 나타낸다. 또 각 도면에서 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_SO)을 넘은 위치(헤드 레스트의 전방 이동 정지시점)를 ●표로 나타내고 있다.

도 8a 및 도 8b로부터 작동전압이 16 V 내지 8 V 라 하였던 바와 같은 광범위로 변동하는 경우에는 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_SO)을 넘었을 때의 머리부 - 전극거리(L)는 큰 불균일(8∼9 mm)을 가지는 것을 알 수 있다. 한편 작동전압이 동일한 경우에는 각 작동전압에 관한 2개의 곡선이 대략 동일한 변화형태를 나타내고 있는 것에서도 알 수는 바와 같이 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_S0)을 넘었을 때의 머리부 - 전극거리(L)는 대략 일치하고 있는 것을 알 수 있 다. 이것으로부터 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)에 따라 적절한 문턱값(A_SO)을 설정함으로써 작동전압마다 불균일이 없는 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 소망위치에 정지시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

여기서 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)에 따른 문턱값(A_SO')의 바람직한 설정방법에 대하여 설명한다.

먼저, DC 모터(54)의 작동전압과 용량 카운트 변화 구배(B)와의 관계를 고찰함에, 상기와 같이 작동전압(Dm)이 변동하면 그것에 따라 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_S)을 넘었을 때의 머리부 - 전극거리(L)가 크게 변동하는 것은, DC 모터(54)의 작동전압(Vm)의 변동에 의하여 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도가 변동하는 것에 기인한다고 생각할 수 있다.

도 9는 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)과 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도면의 각 점은 작동전압(Vm)이 16 V, 14 V, 12 V, 10 V, 9 V, 8 V일 때에 대응한다. 도 9에서 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)과 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도와의 관계는, 직선에 의하여 근사할 수 있는 즉 비례관계에 있는 것을 알 수 있다.[또한, DC 모터(54)의 작동전압(Vm)과의 관계는, 헤드 레스트(5)의 구동기구(50)의 구성에 따라 다를 수 있으나, 일반적으로 비례관계이다.)

여기서, 용량 카운트 변화 구배(B)(= dN/dt)는, 머리부 - 전극거리(L)의 변화속도(dL/dt)를 이용하고, B(= dN/dt) = dN/dL × dL/dt로 나타낼 수 있기 때문에 dN/dL 및 dL/dt에 의존하는 것을 알 수 있다. 머리부 - 전극거리(L)의 변화속 도(dL/dt)는, 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도에 선형적으로 의존하고, 그것에 의하여 용량 카운트 변화 구배(B)는, DC 모터(54)의 작동전압(Vm)에 선형적으로 의존한다. 이것으로부터 용량 카운트 변화 구배(B)를 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)으로 나눔으로써 용량 카운트 변화 구배(B)의 작동전압에 대한 의존성(dL/dt)을 없애고, 용량 카운트 변화 구배(B)의 머리부 - 전극거리(L)에 대한 의존성(dN/dL)만을 남길 수 있다고 예측할 수 있다. 이하, 용량 카운트 변화 구배(B)를 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)으로 나누어 얻어지는 값(B/Vm)을, 표준화 변화 구배(B/Vm)라 한다.

도 10a는 용량 카운트 변화 구배(B)와 머리부 - 전극거리(L)와의 관계를 나타내는 도면이고, 도 10b는 표준화 변화 구배(B/Vm)와 머리부 - 전극거리(L)와의 관계를 나타내는 도면이다. 각 도면에서 12개의 곡선은, 각각 다른 작동전압(16 V, 14 V, 12 V, 10 V, 9 V, 각 2회, 8 V, 1회)을 DC 모터(54)에 공급하였을 때에 계측한 데이터를 나타낸다. 도 10에 나타내는 바와 같이 용량 카운트 변화 구배(B)와 머리부 - 전극거리(L)의 관계는, 작동전압에 따라 크게 불균일한 것에 대하여 표준화 변화 구배(B/Vm)와 머리부 - 전극거리(L)의 관계는 불균일이 적다. 이것으로부터 용량 카운트 변화 구배(B)를 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)으로 나눔으로써 용량 카운트 변화 구배(B)의 작동전압 의존성을 없앨 수 있는 것을 알 수 있다.

도 11a는 어느 작동전압으로 DC 모터(54)를 구동하였을 때의 표준화 변화 구배(B/Vm)의 변화형태를 시간축으로 나타내고, 도 11b는 그 때의 머리부 - 전극거리(L)의 실측값의 변화형태를 시간축으로 나타내고, 도 8b와 동일하다. 각 도면에서 11개의 곡선은 각각 다른 작동전압(16 V, 14 V, 12 V, 10 V, 9 V, 각 2회, 8 V, 1회)을 DC 모터(54)에 공급하였을 때에 계측한 데이터를 나타낸다. 또 각 도면에서 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정값(A_SO)을 넘은 위치(헤드 레스트의 전방 이동 정지시점)를, ●표로 나타내고 있다.

도 8a 및 도 8b를 대조 비교하여도 분명한 바와 같이, 도 11a 및 도 11b로부터 작동전압이 16 V 내지 8 V 라 하였던 바와 같은 광범위로 변동하는 경우이어도 표준화 변화 구배(B/Vm)가 소정값(A_SO)을 넘었을 때의 머리부 - 전극거리(L)는 비교적 작은 불균일 내(2∼3 mm)에 들어가 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터 표준화 변화 구배(B/Vm)에 대하여 적절한 문턱값(A_SO)[예를 들면 평균적인 작동전압에 대하여 원하는 머리부 - 전극거리(L)가 될 때의 표준화 변화 구배(B/Vm)]을 설정함으로써, 작동전압마다 불균일이 없는 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 소망위치에 정지시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 가령 DC 모터(54)의 작동전압을 대략 일정하게 유지할 수 없는 경우이어도 작동마다 불균일이 적은 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 소망위치에 정지시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

또한 상기한 도 7에 나타내는 헤드 레스트 전방 이동정지 알고리즘에서는 문턱값(A_SO)에 대하여 DC 모터(54)의 작동전압(Vm)을 곱하여 문턱값(A_SO)를 보정하고 있으나, 이것은 표준화 변화 구배(B/Vm)와, 문턱값(A_SO)을 비교하는 구성과 등가이다. 즉, 문턱값 A_SO≤ B/Vm에 의한 판정과, 문턱값(A_SO')(= A_SO× Vm)≤ B 에 의한 판정은 등가이다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 용량 카운트 변화 구배(B)의 DC 모터(54)의 작동전압에 대한 의존성을 적절하게 제거함으로써 작동전압마다 불균일이 없는 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 소망위치에 정지시킬 수 있다.

따라서 본 실시예에서는 상기한 실시예 2에서 설명한 바와 같은 작동전압제어부(56)(및 DC-DC 컨버터)를 불필요하게 할 수 있다. 단, 본 실시예에서 작동전압제어부(56)에 의한 제어하에서 DC 모터(54)의 작동전압을 의도적으로 변화시켜 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도를 변화시키는 것도 가능하다. 이 경우, 예를 들면 추돌사상의 발생까지의 시간이 매우 짧은 경우에, 신속하게 소망위치까지 헤드 레스트(5)를 정지시킬 수 있다. 이 경우도, 상기와 마찬가지로 DC 모터(54)의 작동전압에 따른 A_S0'를 이용함으로써 작동마다 불균일이 적은 형태로 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)를 소망위치에 정지시킬 수 있다.

(실시예 4)

다음에 도 12 이후를 참조하여 본 발명의 실시예 3에 관한 승차원 보호장치에 대하여 설명한다. 도 12는 본 실시예 4에 의한 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 의하여 실현되는 헤드 레스트 전방 이동정지 알고리즘을 나타내는 기능 블록도이다. 이하에서는 실시예 4에 특유의 구성에 대해서만 설명하고, 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 3과 동일하게 한다.

본 실시예 4는 상기한 용량 카운트 변화 구배(B)(= dN/dt)에 대한 판정 로직 에 더하여 정전용량의 절대값[용량 카운트값(N)]에 대한 판정 로직을 이용하는 구성에 관한 것이다.

구체적으로는 도 12에 나타내는 바와 같이 헤드 레스트 제어 ECU(10)에 입력된 용량 카운트값(N)은, 저대역통과필터에 통과시켜 소정의 문턱값(N_thr)과 비교된다. 소정의 문턱값(N_thr)은 승차원 머리부에 대하여 헤드 레스트(5)가 접촉한 경우의 용량 카운트값(N)보다 큰 값, 예를 들면 승차원 머리부가 헤드 레스트(5)에 가압되었을 때와 같은 큰 값으로 설정된다.

용량 카운트 변화 구배(B)가 소정의 문턱값(A_SO')(= A_SO × Vm)을 상회한 경우, 또는 정전용량의 용량 카운트값(N)이 소정의 문턱값(N_thr)을 상회한 경우, 구동회로 제어 로직부를 거쳐 DC 모터(54)에 대하여 작동정지 지시가 출력된다. 즉 어느 하나의 판정결과가 "TRUE"가 되면, DC 모터(54)에 대한 작동전압의 공급이 정지되고, 헤드 레스트의 전방 이동이 정지된다.

그런데 예를 들면 급제동시의 관성에 의하여 또는 운전자 스스로의 동작에 의하여 헤드 레스트(5)의 전방 이동시에 승차원 머리부가 헤드 레스트(5)로부터 떨어지는 방향으로 이동하고 있는 경우에는, 헤드 레스트(5)의 전방 이동시에 용량 카운트 변화 구배(B)는 커지기 어렵고, 따라서 이와 같은 상황하에서는 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정의 문턱값(A_SO')(= A_SO × Vm)을 상회하지 않고 헤드 레스트(5)가 상기한 이른바 정지 직전위치를 넘어 승차원 머리부와 접촉하는 위치 및 승차원 머리부를 더욱 전방으로 밀어내는 위치까지 전방 이동할 가능성이 있다.

한편, 용량 카운트값(N)은 상기와 같이 온도나 습도의 영향을 크게 받으나, 헤드 레스트(5)가 승차원 머리부에 접촉한 단계 이후에서는, 온도나 습도의 영향을 크게 받지 않는다. 따라서 헤드 레스트(5)가 승차원 머리부에 접촉한 단계 이후에서는 정전용량의 절대값은 온도나 습도의 영향을 받지 않는 헤드 레스트(5)와 승차원 머리부와의 거리를 나타내는 유용한 지표로서 이용할 수 있다.

따라서 본 실시예에 의하면 상기한 바와 같이 정전용량의 절대값[용량 카운트값(N)]에 대한 판정 로직을 추가함으로써 예를 들면 승차원 머리부가 헤드 레스트(5)로부터 떨어지는 방향으로 움직이고 있는 바와 같은 상황하에서도 헤드 레스트(5)가 승차원 머리부와 접촉하는 위치에서, 또는 늦어도 승차원 머리부를 전방으로 밀어내는 위치까지, 헤드 레스트(5)를 정지시킬 수 있다. 또 승차원 머리부가 헤드 레스트(5)를 향하는 방향으로 움직이고 있는 바와 같은 상황하에서는 용량 카운트 변화 구배(B)가 소정의 문턱값(A_SO')(= A_SO × Vm)을 상회하게 되기 때문에 상기한 바와 같이 헤드 레스트(5)를 적절한 위치에 정지시킬 수 있다.

또한 본 실시예 4는 상기한 실시예 3과 조합시킨 것을 설명하고 있으나, 상기한 실시예 1, 2에 대해서도 마찬가지로 적절하게 조합시킬 수 있다.

또, 상기한 실시예 1∼4 중 어느 것에서도 헤드 레스트(5)의 과대한 전방 이동을 방지하기 위한 페일 세이프 기능으로서, 헤드 레스트(5)와 승차원의 머리부와의 접촉을 검지하는 터치 센서를 따로 설정하여도 좋다. 이 경우, 헤드 레스트 제 어 ECU(10)는 상기한 바와 같이 정전용량 센서(14)의 출력에 의거하는 DC 모터(54)에 대한 제어 중, 터치센서로부터 온신호가 입력된 경우(도 4 등에 있어서의 "그 밖의 제어신호" 참조)에는, 즉시 DC 모터(54)의 구동을 중지하여 헤드 레스트(5)의 전방 이동을 정지한다. 이에 의하여 헤드 레스트(5)가 필요 이상으로 전방 이동되지 않는 것을 보증할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상기한 실시예에 여러가지의 변형 및 치환을 가할 수 있다.

예를 들면 상기한 실시예에서는 소정주기마다 입력되는 용량 카운트값(N)을 미분하여 각 주기에 있어서의 용량 카운트 변화 구배(B)를 구하고 있으나, 용량 카운트 변화 구배(B)는, 작동개시시(t0)의 용량 카운트값[N(t0)]과, 현시점(t1)의 용량 카운트값[N(t1)]에 의거하여 도출하여도 좋다. 즉, 용량 카운트 변화 구배(B)=(N(t1)-N(t0))/(t1-t0).

또 용량 카운트 변화 구배(B) 대신에, 간이적으로 정전용량의 변화량을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면 작동개시시(t0)의 용량 카운트값[N(t0)]과, 현시점(t1)의 용량 카운트값[N(t1)]과의 차분값이, 소정 문턱값을 상회한 경우에 헤드 레스트(5)를 정지시키는 것으로 하여도 좋다. 또는 작동개시시부터 소정시간내에 용량 카운트값(N)이 소정 문턱값 이상 증가한 경우에, 헤드 레스트(5)를 정지시키는 것으로 하여도 좋다. 이들 구성에 대해서도 상기한 실시예 3과 마찬가지로 차분값 또는 소정 문턱값을 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도[DC 모터(54)의 작동전 압]에 따라 보정하는 것으로 하여도 좋다.

또, 상기한 실시예 3 등에서는 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도가, DC 모터(54)의 작동전압(인가 전압)과 비례관계에 있기 때문에 헤드 레스트(5)의 전방 이동속도에 따른 문턱값(A_SO')으로서, DC 모터(54)의 작동전압(Vm)에 따른 문턱값(A_SO')을 이용하고 있으나, 마찬가지로 DC 모터(54)의 작동전류(인가전류)(Im)에 따른 동일한 문턱값(A_SO')을 이용하는 것도 가능하다.

또 상기한 실시예에서는 승차원의 얼굴방향이 바로 정면을 향하고 있는 경우가 상정되어 있으나, 예를 들면 차내 카메라 등으로 인식 가능한 승차원의 얼굴방향에 따라, 헤드 레스트(5)의 정지위치[즉 문턱값(A_S) 등]를 변화시키는 구성등, 헤드 레스트(5)의 정지위치를 결정하는 다른 구성의 조합으로서 존재하여도 좋다.

또한 본 국제출원은, 2005년 11월 8일에 출원한 일본국 특허출원2005-323303호에 의거하는 우선권을 주장하는 것으로, 그 전내용은 본 국제출원에 여기서의 참조에 의하여 원용하는 것으로 한다.

Claims

차량에 대하여 차량 전방으로 이동 가능한 헤드 레스트와,

상기 헤드 레스트의 전방 이동을 실현하는 구동원을 구비하고, 차량에 대하여 차량 후방으로부터 물체가 충돌하는 충돌 전단계에, 상기 구동원을 작동시켜 상기 헤드 레스트를 차량 전방으로 이동시킴으로써 승차원 보호를 도모하는 승차원 보호장치에 있어서,

상기 헤드 레스트에 정전용량 센서가 설치되고, 상기 헤드 레스트의 전방 이동시에 있어서 정전용량 센서에 의하여 검출되는 정전용량의 변화형태에 의거하여 상기 헤드 레스트의 전방 이동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.
제 1항에 있어서,

상기 헤드 레스트의 전방 이동시에 있어서의 정전용량의 변화구배와, 상기 헤드 레스트의 전방 이동속도에 의거하여 상기 헤드 레스트의 전방 이동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.
제 1항에 있어서,

상기 정전용량의 변화 구배가 소정 문턱값을 상회한 경우에 상기 헤드 레스트의 전방 이동을 정지시키는 이동 정지수단을 가지는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.
제 3항에 있어서,

상기 정전용량의 변화 구배 또는 상기 소정 문턱값을, 상기 헤드 레스트의 전방 이동속도에 따라 보정하는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

상기 헤드 레스트의 전방 이동속도 대신에 상기 구동원의 작동전압 또는 작동전류가 이용되는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.
제 3항에 있어서,

상기 정전용량 센서로 검출되는 정전용량의 크기가 소정 문턱값을 상회한 경우에, 상기 헤드 레스트의 전방 이동을 정지시키는 제 2 이동 정지수단을 가지는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.
제 3항 또는 제 6항에 있어서,

상기 헤드 레스트에, 상기 헤드 레스트와 승차원의 머리부와의 접촉을 검지하는 터치 센서가 설치되고,

상기 터치 센서에 의하여 상기 헤드 레스트와 승차원의 머리부와의 접촉이 검지된 경우에, 상기 헤드 레스트의 전방 이동을 정지시키는 다른 이동 정지수단을 가지는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동원의 작동전압 또는 작동전류가 일정값이 되도록 제어하는 전압제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 승차원 보호장치.